專利名稱：網(wǎng)絡(luò)測試儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種網(wǎng)絡(luò)測試用的測試儀器，尤其有關(guān)一種用于例如本地局域網(wǎng)絡(luò)(LANs)的網(wǎng)絡(luò)測試用的測試儀器。
背景技術(shù)：
在測試?yán)缡荓ANs的網(wǎng)絡(luò)中，舉例而言，電纜的缺點以及其類似者是想要被檢測出的，因為對于電纜不當(dāng)?shù)呐渲没蚴菗p壞(開路、短路、錯配線對、等等)的可能性是永遠(yuǎn)存在的，因而可能非所要地影響到網(wǎng)絡(luò)的效能。為了測試各種的情況，提供某種刺激源到網(wǎng)絡(luò)或是電纜之上是必要的，以便于量測電纜或網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)。然而，刺激源可能常常負(fù)面地影響網(wǎng)絡(luò)的效能，引起數(shù)據(jù)錯誤或是其它的問題給網(wǎng)絡(luò)的使用者。
在網(wǎng)絡(luò)的動作中，常常有問題發(fā)生在有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)配線電纜的配置或可靠度。然而，現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)測試儀器并不適合來測試小于20呎長的配線電纜。因此，使得使用者不明白是否為配線電纜引起問題?；蛘呤?，電纜是用假設(shè)為良好的電纜加以替換，但是當(dāng)所述電纜并非某一問題的原因時，丟棄所懷疑的電纜可能會造成浪費。局環(huán)境對于電纜而言可能是非常困難的，因為它們常常被壓壞、要不然就被不當(dāng)使用，此可能造成網(wǎng)絡(luò)的效能的損失。然而，電纜用肉眼檢察可能反而看起來是正常的。
為了測試或是檢查來找出所關(guān)注的一條特定的網(wǎng)絡(luò)電纜可能是困難的，尤其是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)配線箱有許多電纜在其中的時候，每一條電纜都有實質(zhì)相同的大小以及護套顏色。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是提供一種用于測試網(wǎng)絡(luò)的改進的網(wǎng)絡(luò)測試儀器以及方法，用于判斷出網(wǎng)絡(luò)電纜的特征阻抗，適配于測試短的電纜并可在不干擾到網(wǎng)絡(luò)流量的情況下，用于測試主動網(wǎng)絡(luò)，以及能夠自動地檢測電纜連接存在并且自動地開始量測。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于檢測以及分類以太網(wǎng)絡(luò)鏈接脈沖的改進的網(wǎng)絡(luò)測試裝置。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一方面的網(wǎng)絡(luò)測試儀器，其特點是包括一個PN序列產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生至少一個第一以及一個第二PN序列并且施加所述至少第一以及第二PN序列至一條網(wǎng)絡(luò)電纜；以及一個接收器，用于接收對于所述至少第一以及第二PN序列施加的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)，并且響應(yīng)于所接收的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)來描繪網(wǎng)絡(luò)電纜的特性。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的用于測試一個網(wǎng)絡(luò)的方法，其特點是包括產(chǎn)生一個第一PN序列并且施加所述第一PN序列至一個網(wǎng)絡(luò)接口；判斷出對于所述第一PN序列的施加的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)；產(chǎn)生至少一個第二PN序列并且施加所述第二PN序列至一個網(wǎng)絡(luò)接口；并且判斷出對于所述第二PN序列的施加的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明又一方面的用于測試一個網(wǎng)絡(luò)的方法，其特點是包括施加一個調(diào)變后的實時信號至一條網(wǎng)絡(luò)電纜；并且在一個所述網(wǎng)絡(luò)電纜上，遠(yuǎn)離所述施加點的位置處接收所述調(diào)變后的實時信號。
根據(jù)本發(fā)明再一方面的用于操作一個網(wǎng)絡(luò)測試裝置的方法，其特點是包括；等待一個網(wǎng)絡(luò)電纜被附接至所述網(wǎng)絡(luò)測試裝置；并且在檢測道一條網(wǎng)絡(luò)電纜的存在時，自動地在所述網(wǎng)絡(luò)電纜上開始測試動作。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的用于檢測以及分類鏈接脈沖的方法，其特點是包括量測在一條電纜之上的噪聲位準(zhǔn)；設(shè)定一個比較器輸入至一個高于所述噪聲位準(zhǔn)的值，并且分類當(dāng)被供應(yīng)至所述比較器的一個第二輸入時的鏈接脈沖信號。
根據(jù)本發(fā)明又一方面的用于判斷一條電纜的特征阻抗的方法，其特點是包括施加一個脈沖至所述電纜；獲得對于所述施加一個脈沖的步驟的一個響應(yīng)信號的一些取樣，所述獲得一些取樣的步驟包括若所述響應(yīng)信號是過短而無法提供最初所要的個數(shù)的取樣時，獲得較少個取樣。
本發(fā)明的目的、特點及優(yōu)點可以借由結(jié)合參考附圖的以下的說明來加以理解，其中相同的標(biāo)號指相同的組件。根據(jù)本發(fā)明，虛擬隨機數(shù)的序列被應(yīng)用至網(wǎng)絡(luò)，并且網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)被賦予特征，以判斷出長度、缺點、阻抗以及類似者。


圖1為一種體現(xiàn)本發(fā)明的測試儀器的立體圖；圖2為圖1的儀器的電路方塊圖；圖3是為根據(jù)本發(fā)明在絞線對電纜的分析中所執(zhí)行的步驟的流程圖；圖4是為根據(jù)本發(fā)明在絞線對電纜的分析中所執(zhí)行的步驟的繼續(xù)的流程圖；圖5是為根據(jù)本發(fā)明的PN序列產(chǎn)生系統(tǒng)的高階的方塊圖；圖6是為圖5的PN序列產(chǎn)生方塊的配置的更詳細(xì)的電路圖；圖7是為與阻抗量測一起利用的接口的概要圖；
圖8是為利用所述儀器的第一量測配置圖；圖9是為利用所述儀器的第二量測配置圖；圖10是為利用所述儀器的第三量測配置圖；圖11是為利用所述儀器的第四量測配置圖；圖12是為利用所述儀器的第五量測配置圖；圖13是為對于一條100歐姆參考的或一條長且理想的100歐姆電纜的響應(yīng)的波形代表圖；圖14是為一條非常短或是零長度電纜的響應(yīng)的波形代表圖；圖15是為一條具有開路的電纜的響應(yīng)的波形代表圖；圖16是為一條錯配線對的電纜的響應(yīng)的波形代表圖；圖17是為一條具有橋接的電纜的響應(yīng)的波形代表圖；圖18是為一條具有從測試儀器出來為8呎短的電纜的響應(yīng)的波形代表圖；圖19是為一條具有延伸出12呎的開路的電纜的響應(yīng)波形的波形代表圖；圖20是為根據(jù)本發(fā)明的儀器的一種音訊驅(qū)動以及檢測系統(tǒng)的方塊圖；并且。
圖21是為根據(jù)本發(fā)明鏈接脈沖檢測系統(tǒng)的方塊圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例的系統(tǒng)包括一個網(wǎng)絡(luò)測試儀器，它是利用虛擬隨機數(shù)(PN)的序列刺激源來判斷網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)。
參考圖1，亦即為根據(jù)本發(fā)明的一種代表性的網(wǎng)絡(luò)測試儀器的立體圖，所述儀器10是適當(dāng)?shù)匮b配成為一種用于網(wǎng)絡(luò)測試以及分析的可攜式或是手持式儀器。一個顯示區(qū)域12是讓使用者能夠與所述儀器互動，所述顯示器是適當(dāng)?shù)貫橐环N觸控式屏幕類型的顯示器。一個尖筆14是為使用者可利用來與所述裝置互動，借由書寫或是輕敲所述屏幕來輸入以及選擇數(shù)據(jù)。各種的狀態(tài)指示器16是沿著所述殼體的頂端被設(shè)置，來指示鏈接狀態(tài)、發(fā)送、沖突、錯誤、利用百分比與類似者。還設(shè)置有一個電源開關(guān)按鈕18。所述裝置是適當(dāng)?shù)亟栌蓛?nèi)部的電池系統(tǒng)被提供電能，并且也可以連接至一個外部的電源。
圖2是為所述測試儀器的操作系統(tǒng)的方塊圖。一個微處理器22以及存儲器24被利用來管理所述裝置的整體動作。顯示器12是與所述微處理器界接，例如來控制所述顯示器以及來自微處理器的數(shù)據(jù)輸入。一個現(xiàn)場可編程邏輯陣列26(FPGA)是與所述微處理器通訊，并且利用一個時脈28，其在一個特定實施例中適當(dāng)?shù)貫橐粋€50MHz晶體控制的時脈。所述FPGA是提供輸入至一延遲線30，一個來自所述延遲線的包括一個第一輸入的輸出至一個取樣與保持的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器32(ADC)。所述FPGA還提供輸入至一個信道接口34，在所述特定的實施例中有4個此種接口34a、34b、34c以及34d。在所描繪的實施例中的每個信道是代表一個按照用于絞線對以太網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)的TSB-67配線的以太網(wǎng)絡(luò)絞線對。
在圖2中，接口34a是詳細(xì)地被描繪并且包括一個連接至輸出變壓器38的驅(qū)動器36。變壓器38的主要側(cè)的一端被接地，而另一端是連接至一個開關(guān)矩陣40的輸入。變壓器38的次要側(cè)是經(jīng)由開關(guān)39被切換來連接至所述實體網(wǎng)絡(luò)接口連接器42(其是接收來自絞線對44的連接)、或是至一個參考阻抗46，在所述較佳實施例中，它是包括一個100歐姆的精密電阻器。此參考阻抗也被稱為“零長度參考”，因為它是提供至所述裝置的零長度連接的參考量測。如以下所述，所述開關(guān)的動作是由所述FPGA或是所述微處理器所管理。接口34b、34c以及34d是對應(yīng)至接口34a，其是分別提供輸入至所述開關(guān)矩陣40并且分別連接至所述電纜44的絞線對。所述開關(guān)矩陣40是提供輸入至一個可程序化增益放大器48，所述放大器的輸出是包括一個輸入至取樣與保持的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器32。
在動作中，所述系統(tǒng)是經(jīng)由所述FPGA提供刺激源至所述接口34，并且通過所述開關(guān)矩陣以及放大器接收響應(yīng)信號，以借由所述取樣與保持的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器加以取樣。所述PN序列的多次施加被形成、加以時間延遲，并且反映的信息被組合。噪聲以及類似者從所述組合“落出”，并且所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)提供反映的異?，F(xiàn)象，它可以被分析來判斷電纜長度、缺點以及類似者。
參考圖3以及圖4，它們是包括在利用所述儀器來進行某些量測上的動作步驟的流程圖，最初在方塊50中，所述系統(tǒng)硬件被程序化用于將被執(zhí)行的特定的量測。此程序化必需有刺激源的類型、時序，振幅等等。接著，決策方塊52是判斷在一條電纜上的所有的線對是否已經(jīng)被測試。在此所說明的特定的實施例被顯示在一種測試具有4個線對的以太網(wǎng)絡(luò)絞線對電纜的環(huán)境中。若所有的線對都已經(jīng)被測試，則所述測試過程被完成。然而，若尚未完全被測試，則在步驟53中，所述硬件刺激源輸出以及接收器被設(shè)定至將被測試的下一對，并且在步驟54中，一個將在所述量測中被使用的PN序列被設(shè)定至一個第一序列，A序列。接著，所述PN序列被施加至一個“零長度的”參考，并且所述響應(yīng)被數(shù)字化(方塊56)。參照圖2，所述零長度的參考是包括所述阻抗46。開關(guān)39被設(shè)定來連接變壓器38的次要側(cè)至所述阻抗，并且所述PN序列是從所述FPGA被施加至所述驅(qū)動器36，導(dǎo)致所述刺激源前進通過所述參考阻抗。所述開關(guān)矩陣40是選擇被測試的特定線對的輸出，并且提供對于所述PN刺激源的響應(yīng)至所述可程序化增益放大器48。所述放大器的輸出被所述取樣與保持的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器32加以取樣并且數(shù)字化，并且所述數(shù)字化后的量測被提供至所述微處理器22。接著，在步驟58中，來自于被量測的線對，對于所述PNA序列的響應(yīng)被數(shù)字化，其中開關(guān)39被設(shè)定來連接至所述外部的網(wǎng)絡(luò)接口連接器42，并且所述PNA序列是通過變壓器38被再次驅(qū)動。此時，所述響應(yīng)被再次取樣、保持以及數(shù)字化、并且加以儲存。所述響應(yīng)波形的取樣動作的時序可以適當(dāng)?shù)亟栌梢粋€以下所論述的延遲計數(shù)器的動作，被延遲從0至510個完整的時脈周期。同時，部分的時脈周期取樣延遲是借由延遲線30實現(xiàn)，所述延遲線30是提供一個可調(diào)整的時間延遲至被提供給所述取樣與保持的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的取樣信號。借由在多次測試重復(fù)上執(zhí)行相同時間的取樣，以及借由調(diào)整所述取樣的部分的時脈延遲，以在次時脈的周期時間期間的范圍上取樣，一個響應(yīng)波形記錄被建立以提供一個詳細(xì)的響應(yīng)記錄。
接著，在步驟58的后，一項決策被做出來判斷所述PN序列的施加是否完成(決策方塊60)，若否的話，則步驟62被執(zhí)行，其中所述PN序列被設(shè)定至一個第二“B”序列。所述程序接著在方塊56繼續(xù)，其中對于所述BPN序列相對于所述“零長度的”參考的響應(yīng)被數(shù)字化，并且所述“未知的”電纜線對的對于所述PN序列的響應(yīng)被決定(步驟58)。決策方塊60是再次到達，并且若完成時，則處理過程是在方塊64繼續(xù)。雖然所描繪的例子是利用兩個PN序列(A以及B)，但是此并非是一項限制，因為可以利用其它數(shù)目個序列。
在步驟64繼續(xù)之下，所述量測結(jié)果是適當(dāng)?shù)亟栌煽焖俑盗⑷~轉(zhuǎn)換(FFT)的施加被轉(zhuǎn)換至頻率域。接著，在步驟66中，所述參考信號(對于所述阻抗46的量測)的共軛復(fù)數(shù)以及所述未知的信號(經(jīng)由所述電纜連接的量測)的乘積被決定。此處理過程被完成來計算所述參考以及未知的響應(yīng)的交互關(guān)聯(lián)函數(shù)。在步驟66之后，處理過程是在圖4的步驟繼續(xù)。
參考圖4，步驟68接著被執(zhí)行，其中步驟66的結(jié)果是借由逆快速傅立葉轉(zhuǎn)換(IFFT)被轉(zhuǎn)換至所述時間域。所述FFT以及IFFT的動作是有利地在所述微處理器22上被執(zhí)行，微處理器22最好是一個數(shù)字信號處理器(DSP)，以提供一種最佳的決定出需要許多乘積和的運算的計算的方法。接著，一項增益校正被施加在方塊70中(一種零長度的100％反映補償)，并且一項特定電纜類型的校正曲線可以在方塊72中被施加(在長度上100％反映補償)。所述A以及B PN序列量測的結(jié)果被平均(步驟74)。此時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄(波形)是相當(dāng)接近于由更傳統(tǒng)的時間域反射計(TDR)量測將會獲得的數(shù)據(jù)。然而，獲得相同的結(jié)果所需的TDR量測典型地需要更多的平均、更大的增益、以及/或更大的刺激源，并且一般將需要更長的測試時間。在方塊76中，所述結(jié)果被處理，并且顯著的反映被識別出。接著，將被測試的下一個線對被選出(方塊78)，并且處理過程是在圖3的決策方塊52繼續(xù)。
再次參考圖3，當(dāng)所述程序從圖4的步驟繼續(xù)時，若在方塊52的判斷是并非所有的對都已經(jīng)被測試時，則所述步驟是如前述一般地繼續(xù)，施加所述PNA以及B序列至所述參考以及所述電纜，以獲得量測信息。當(dāng)決策方塊52的結(jié)果是將被測試的所有的對都已經(jīng)使得所述等PN序列被施加并且所述響應(yīng)被記錄時，則處理過程是在圖3的步驟80繼續(xù)，其中額外的分析被執(zhí)行來使不真實的結(jié)果失去資格，舉例來說，例如是將會通過所述電纜對的末端的值。所量測到的結(jié)果接著被傳送至所述使用者接口(例如顯示器12)用于呈現(xiàn)給使用者、或是其它的記錄媒體(步驟82)。于是所述程序被完成。
其它有助于使不真實的結(jié)果失去資格或是有助于分類響應(yīng)的因素是在不同的刺激源頻率下，某些被動的響應(yīng)典型上是相同的。然而，來自主動組件的響應(yīng)將傾向于隨著時脈頻率的改變而到處移動。因此，借由改變所施加的PN序列的頻率，不同的響應(yīng)可以關(guān)于類型來加以分類。
在一個較佳實施例中，大約400毫秒的參考數(shù)據(jù)被收集，并且400毫秒的未知的線對數(shù)據(jù)被收集，以完成與每個線對相關(guān)的數(shù)據(jù)取得。
參考圖5，它是根據(jù)本發(fā)明的PN序列產(chǎn)生系統(tǒng)的方塊圖，其中一個最大長度序列(MLS)PN序列產(chǎn)生器方塊84是接收一個時脈(CLK)信號86以及一個選擇信號88。一個輸出90是提供所述PN序列。所述時脈信號86也被供應(yīng)至一個延遲計數(shù)器92，并且所述延遲計數(shù)器的輸出被供應(yīng)至延遲線30(圖2)。所述延遲計數(shù)器也從所述PN序列產(chǎn)生器接收一個零狀態(tài)(狀態(tài)0)輸出。在動作中，所述PN序列產(chǎn)生器是在線90上提供輸出，它是包括被施加至驅(qū)動在圖2中的變壓器38的驅(qū)動器36的PN序列。
圖6是為所述PN序列產(chǎn)生器84的部分的更詳細(xì)的附圖。所述PN產(chǎn)生器是包括一個帶有多個回授的9位長的移位緩存器。所述移位緩存器是借由九個正反器94、96、98、100、102、104、106、108、以及110加以完成的，所述正反器都是借由所述時脈信號86加以計時。所述正反器是以序列的方式加以配置，其中一個正反器的輸出被提供作為下一個序列的正反器的輸入。最終的正反器110是提供所述輸出信號90。一個選擇門112是供應(yīng)其輸出作為所述第一正反器94的輸入，并且接收兩個稱為A與B的輸入。所述兩個輸入是分別源自于異或(XOR)門114、116的輸出中。所述XOR門是接收三個輸入，這些輸入是源自于所述正反器中的某些個所選的正反器的輸出。在所述附圖中，XOR門114是從正反器96、102以及110的輸出接收其輸入，而X0R門116是從正反器94、100以及108的輸出接收其輸入。
在動作中，借由控制所述選擇線84，哪一個XOR門的輸出被回授到所述序列的正反器被決定。因此，可以理解的是，借由所述選擇線的動作，一個不同的PN序列是依據(jù)所述選擇線的狀態(tài)被產(chǎn)生。因此，在所描繪的實施例中，兩個PN序列A以及B可以被導(dǎo)出。盡管如此，超過兩個的數(shù)個PN序列可以適當(dāng)?shù)丶右岳谩?br> 所述狀態(tài)零信號是在所述PN序列產(chǎn)生器處于所述零狀態(tài)時為有效的，例如，當(dāng)所有的正反器輸出都是1時。例如，所述正反器輸出可以適當(dāng)?shù)乇还?yīng)至一個九輸入的與(AND)門，來判斷何時它們?nèi)渴?。因此，在動作中，當(dāng)所述PN序列產(chǎn)生器到達所述零狀態(tài)時，所述延遲計數(shù)器被通知所述零狀態(tài)到達，并且可以開始計數(shù)，來延遲完全的時脈周期，在所描繪的實施例中為從0至510，此是容許延遲涵蓋在所描繪的實施例中所用的PN序列的511種可能的狀態(tài)。所述延遲線提供時脈內(nèi)的周期延遲，從Ons到達一個時脈周期的延遲。因此，所述取樣與保持的放大器以及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器32的時序可以借由延遲部分的時脈周期而被調(diào)整至非常細(xì)的分辨率，例如根據(jù)一個50MHz時脈(圖2的時脈28)為提供2.5奈秒的分辨率。由于所述PN序列重復(fù)的施加完成，所述延遲計數(shù)器以及延遲線是沿著所反映的信號數(shù)據(jù)改變?nèi)狱c，此是容許所傳回的信號數(shù)據(jù)有細(xì)的時間分辨率。
在所描繪的實施例中，一個2n-1位的PN序列被提供(全部為0的情形被排除)。在n＝9(9個正反器)的情況下，其結(jié)果是一個511位的序列。此值是根據(jù)一種用于在最長1000呎(近似值)的電纜上量測的環(huán)境而選出的。若更長的電纜將被量測時，則更長的序列被利用。越長的序列是容許越長的信道路徑分析，但是計算上越加繁重。互補的PN碼，例如Golay碼，可以被用作為所述PN序列，因為這些碼本質(zhì)上對于例如是因為PN序列數(shù)據(jù)的選擇而帶來在所述量測結(jié)果中的不平衡或假影(artifacts)的“噪聲”是免疫的。Golay碼并不會導(dǎo)入此種“噪聲”到量測數(shù)據(jù)中。
根據(jù)本發(fā)明，某些電纜的問題以及狀態(tài)可以被量測到。此種問題包含例如有錯配線對(其中來自一個特定的絞線對的兩條線與其它的線配成對，而非保持所述兩條線在一起)、橋接、斷線、在一端未絞的對的過長的長度(導(dǎo)致串音)、以及呈現(xiàn)阻抗衰減的壓壞的電纜(例如，在椅子或是桌子下被壓壞)。
被施加至網(wǎng)絡(luò)電纜的用于執(zhí)行測試的信號是適當(dāng)?shù)丶右愿叨鹊厮p。例如，在所述較佳實施例中，150mv的峰至峰值是為被利用的信號位準(zhǔn)。因此，所述測試信號低于在所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中典型地被允許的噪聲位準(zhǔn)(典型地為250至300毫伏特)。因此，在所述測試中所利用的信號是低于大多數(shù)的集線器或是開關(guān)的噪聲臨界值，因而測試可以被執(zhí)行在作動中的集線器或開關(guān)上，而對于所述網(wǎng)絡(luò)無不利的影響。
可以理解的是所述較佳實施例的變化是可利用的。例如，雖然兩個不同的PN序列A以及B是在所描繪的實施例中被利用，但為了更精確起見，超過兩個的碼也可以被利用。同時，更多的平均將提供額外的量測精確度。此外，雖然平均是所述多個PN序列結(jié)合的較佳實施例，A以及B的乘積也可以被利用(這些項的符號被追蹤)。不同的多項式可以被利用(較長或是不同的回授)。此外，以硬件或軟件的不同的做法可以被使用來執(zhí)行所述交互關(guān)聯(lián)的動作。
其它的量測，例如是串音/TDX、冪和NEXT、ACR(對于串音的衰減)、回程損失、縱長轉(zhuǎn)換損失、ELFEXT，舉例而言，可以用所述裝置加以實現(xiàn)。此外，盡管所描繪的應(yīng)用是利用單端的量測，其中在一條電纜的一端為一個裝置，多個裝置可以被置放于一條電纜的兩端，用于從兩端的主動的量測。同時，所述數(shù)字化器的分辨率可以為了不同的量測而加以修改。時間域的串音量測，其中一個串音事件是給予在一條電纜上的一個位置的定位，也可以被實現(xiàn)。所述時脈速率可以依據(jù)被進行的量測來加以改變。例如，一個較慢的時脈速率可以在長距離的電訊電纜量測中被使用，而較高的時脈速率可以被使用來幫助區(qū)別緊密間隔的異常情形。在所述較佳實施例中，所述刺激源振幅是為低的，此是有利地容許由一般網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無法檢測的量測。然而，當(dāng)特定的量測情況要求時，一個高振幅的刺激源是可利用于獲得非?？焖俚牧繙y、或是用于量測極長的電纜。
根據(jù)本發(fā)明的測試儀器的一個額外的應(yīng)用是為用于電纜上的特征阻抗量測。參考圖7，它是用于特征阻抗量測的所利用的接口的一概要圖，其硬件配置是相當(dāng)于圖2的硬件配置。然而，在與所述電纜的接口處進行某些修改。一個信號產(chǎn)生器120是通過一個阻抗Zo，適當(dāng)?shù)厥┘右粋€方波脈沖至所述變壓器38。Zp是為由所述電路所提供的等效并聯(lián)阻抗，并且電壓Vc是橫跨所述來源輸出阻抗122所量測的。在圖7中，要加以量測的阻抗(例如是適當(dāng)?shù)臑橐粭l電纜的阻抗)是由Zc所代表。一個開關(guān)39被設(shè)置來二者擇一地連接所述變壓器38的輸出至一個參考阻抗46。
在動作中，在開關(guān)39被導(dǎo)向至所述參考阻抗的情況下，一個2時脈周期的單一脈沖(具有一個刺激源位準(zhǔn)對應(yīng)于先前參照圖2所述的位準(zhǔn))被施加用于校準(zhǔn)。所述信號被施加，并且所述取樣與保持的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器捕捉所述響應(yīng)。接著，開關(guān)39被移動來連接至所述未知的線對Zc，并且響應(yīng)量測被進行。所述阻抗是如下地加以決定出
Vo＝[Vc(Zo+(100‖Zp))]/Zo (1)Zc‖Zp＝[Zo(Vo-Vc)]/Vc (2)因為Zo以及Zp為已知的(在一個特定的實施例中，適當(dāng)?shù)臑?00歐姆以及700歐姆)，Zc可加以解出。
在動作中，一個50ns的脈沖被施加，并且1ns間隔的取樣被進行。十個點被選出來獲得一個平均的阻抗。Vc是對照所述參考阻抗而被量測出。
利用等效時間取樣，在每個點的一些取樣可以被取得以及平均。例如，在時間上，8個取樣可以在每個點加以取得。在統(tǒng)計上顯著與其它的取樣不同的取樣可以被去除。因此，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)是容許適應(yīng)性的短電纜的量測，其是自我校準(zhǔn)，并且具有適應(yīng)性的噪聲容限。特征阻抗的量測可以在所接收的信號流量存在的情況下加以進行。
短的電纜可以根據(jù)本發(fā)明加以量測，它提供對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的儀器而言為過短的電纜的某些特性。為了實現(xiàn)短電纜的量測，兩種方式被采取。第一種，假設(shè)所量測的響應(yīng)是足夠長來提供10個取樣點，這些取樣點是位于所述響應(yīng)記錄中較早之處。若所述響應(yīng)記錄是過短而無法提供10個取樣點，則較少的數(shù)據(jù)點被利用。因此，雖然對于極短的電纜的量測的精確度可能是較低的，但是仍然完成一項量測，此是相對于其中短的電纜無法被量測的現(xiàn)有技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，15至25呎是能夠被量測的最小的電纜長度。根據(jù)本發(fā)明，大約3呎以及更短的電纜可以被描繪對于接線問題之類的特性。
圖13至18是描繪響應(yīng)于被施加至一條電纜的測試脈沖的代表性的波形反映。圖13是顯示理想狀況，其中所述參考阻抗被接上(在所描繪的實施例中為100歐姆)、或一條沒有缺點的任意長度的電纜。圖14是代表對于一條非常短的電纜的返回數(shù)據(jù)。圖15是代表對于一條在8呎處具有開路的電纜(或是一條未加以終端的8呎電纜)的返回數(shù)據(jù)。圖16的波形是由一條具有錯配線對的電纜所產(chǎn)生的，換言之，其中來自分開的絞線對的兩條線是錯誤地被用作為一對。圖17是代表一個橋接(其中另一電纜對至所述電纜的連接是做在沿著所述電纜的中間處)。圖18是描繪在所述電纜中，在距離所述測試儀器8呎處的短路的情形。
根據(jù)本發(fā)明的儀器也適配于測試是否有連接至所述裝置的電纜存在。為了進行所述測試，一個50ns脈沖被施加至所述裝置的網(wǎng)絡(luò)接口連接。接著，所述返回的反映數(shù)據(jù)被分析以在時間零之后的某個時點(在所述脈沖之后)找出一個振幅。所述返回的數(shù)據(jù)的邊緣是在一個特定的振幅臨界值加以定位，它表示一條電纜的存在。所述振幅臨界值對應(yīng)于阻抗，其中所述振幅越大，所述阻抗越接近零，并且相反地，所述振幅越低，所述阻抗越接近一個無限大的阻抗(開路)?；蛘呤牵粋€時間臨界值可以被使用，它指出所述反映的信號比所述零參考需要花更多的時間來返回，此表示一條電纜是存在著。圖19是描繪對于一條附接至所述裝置的12呎的電纜(或是一條在12呎處帶有開路的電纜)的代表性波形。在所述圖式中表示為X的點是描繪在一個振幅臨界值下的一個代表性邊緣。根據(jù)在所述儀器的一條電纜存在與否的檢測，在一條電纜被檢測為連接的之后，其它的量測可以自動地開始。以一種相當(dāng)于以上所指的自我校準(zhǔn)的方式，所述儀器借由利用所述開關(guān)39以及參考阻抗46來適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)所述零長度的情形。
如同以上所建議的，根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)測試儀器可以被利用在各種的量測配置中。圖8至12是描繪所述測試儀器的代表性的設(shè)置。參考圖8，所述儀器10是連接至一個網(wǎng)絡(luò)集線器或開關(guān)124，用于所述網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視以及用于電纜測試。兩個主機126以及128被描繪為連接至所述集線器/開關(guān)124。在圖9中，所述儀器10是經(jīng)由電纜連接至一個PC130(或是其它的網(wǎng)絡(luò)主機)的網(wǎng)絡(luò)接口，用于測試在所述PC中的網(wǎng)絡(luò)適配卡(NIC)。同時，因為連接所述儀器至所述PC的電纜被終端(借由所述PC的NIC)，因此在一條終端后的電纜上的電纜測試也可以在此配置中被執(zhí)行。
圖10是描繪一種其中所述儀器10是經(jīng)由一條電纜連接至一個線的腳位圖轉(zhuǎn)接器132的配置。所述轉(zhuǎn)接器132包括互相連接各種的電纜接線的各種的阻抗終端，因而判斷這些接線的對映的電纜的測試可以被實現(xiàn)。圖11是描繪測試一條連接至所述儀器的開路的電纜(未終端的)的儀器的配置，而圖12是顯示一種其中一條配線電纜可以被測試借由連接所述電纜的兩端至所述儀器的測試配置，用于其描繪特征以及分析。
現(xiàn)在請參照圖20，它是根據(jù)本發(fā)明的儀器的一種音訊驅(qū)動以及檢測系統(tǒng)的方塊圖，在本發(fā)明中，在所述網(wǎng)絡(luò)上提供一個音訊信號是可能的。所述微處理器22是從一個聲卡134或是其它合適的音訊數(shù)據(jù)來源接收輸入，它可以從一個麥克風(fēng)136或是其它預(yù)先儲存的音訊信息被饋入。一個I/O端口138是從所述微處理器接收數(shù)據(jù)，并且驅(qū)動第一以及第二晶體管對140、142。第一對的晶體管的集電極被耦接至一絞線對的第一條線，而第二晶體管對的集電極被連接至所述絞線對的另一條線。一個包含拾訊電感器148、放大器149、以及揚聲器150的可攜式感應(yīng)的音訊接收器146是適當(dāng)?shù)丶右栽O(shè)置。
在動作中，來自所述麥克風(fēng)136或任何音訊來源的輸入，不論實時或是儲存的、數(shù)字或是模擬的，都是由所述聲卡以編碼并且提供至至所述微處理器，所述微處理器驅(qū)動所述數(shù)據(jù)至所述網(wǎng)絡(luò)電纜對144之上。接著，所述感應(yīng)的接收器146可以沿著所述網(wǎng)絡(luò)被利用來拾取被驅(qū)動到所述網(wǎng)絡(luò)電纜之上的音訊信息。所述信息可以包括實時的語音、簡單音調(diào)、調(diào)變音調(diào)等等，所述實時的語音是提供一種單向的對講電話裝置，用于網(wǎng)絡(luò)維護人員之間的通訊。數(shù)字音訊檔案(例如是.WAV的檔案)可以被應(yīng)用至所述網(wǎng)絡(luò)電纜。不同的數(shù)據(jù)可以被驅(qū)動到不同的對之上，以助于判斷出是哪一對，例如，借由特定的對接觸所述感應(yīng)性的接收器。一個被驅(qū)動到所述網(wǎng)絡(luò)電纜之上的音訊信號的利用可以幫助網(wǎng)絡(luò)維護人員在找出許多電纜中的哪一條，例如是在一個電纜盤或是網(wǎng)絡(luò)柜中的哪一條電纜是在某一給定的時間下被測試的特定的電纜，它是借由在所述電纜之上提供用所述感應(yīng)性的接收器可檢測的音訊識別而實現(xiàn)的。例如，被施加到電纜的信號可以是脈沖寬度調(diào)變的。例如，所述聲卡134可以是一個USB或是PCMCIA卡、或是任何可以借由所述微處理器被供應(yīng)至所述I/O端口，用于驅(qū)動數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)電纜之上的音訊信息的來源。通常，所述音訊信號并不打算要被施加至作動中的網(wǎng)絡(luò)電纜上的接收對，以避免干擾到網(wǎng)絡(luò)動作。
現(xiàn)在請參照圖21，它是一個在檢測以及分類以太網(wǎng)絡(luò)鏈接脈沖中所使用的電路的概要圖，有三種可能典型地為網(wǎng)絡(luò)測試儀器所遇到的常見的類型的以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，10M(NLP標(biāo)準(zhǔn)的鏈接脈沖)，其特征為間隔6至150ms的100ns的鏈接脈沖、10/100FLP(快速鏈接脈沖)，其將會有在16ms的間隔下，高達33個100ns的脈沖，每個脈沖大約間隔64微秒、以及100TX，它是利用MLT-3，多位準(zhǔn)的編碼，一個類似方波的信號，它是上升一段期間，然后回到基礎(chǔ)線一段期間，下降一段期間并且接著回到所述基礎(chǔ)線一段期間，再次循環(huán)而上升。在所述波形可能的邊緣之間有10ns。對于測試儀器而言，在不需要使用者介入的情況下(所述使用者可能不知道所述類型)判斷所連接的系統(tǒng)是何種類型是所期望的。因此，參考圖21，它是根據(jù)本發(fā)明所使用來檢測以及分類鏈接脈沖的電路的概要圖，信號是在一絞線對電纜152之上被接收進入變壓器154的主要側(cè)。所述變壓器的次要側(cè)的一端被接地，所述次要側(cè)的另一端被供應(yīng)作為至一個比較器156的一個第一輸入。至所述比較器的一個第二輸入是從一個可程序化數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器加以提供。所述比較器是提供兩個輸出，它們被供應(yīng)至下降邊緣檢測閂鎖160以及上升邊緣檢測閂鎖162，所述閂鎖是經(jīng)由I/O端口164而被微處理器22取樣。
在動作中，圖21的電路被利用來檢測以及分類鏈接脈沖。首先，在線對上的噪聲位準(zhǔn)被量測，并且所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器158的輸出被設(shè)定至噪聲位準(zhǔn)的兩倍。接著，上升邊緣至上升邊緣的時間被量測，收集數(shù)據(jù)50ms在一個具有多個10微秒時段(buckets)，加上一個大于1毫秒的時段的統(tǒng)計圖數(shù)組中。若在所述量測期間，只有一個邊緣已經(jīng)被檢測到，則量測是以一個150毫秒的取樣窗口重復(fù)之。上述的量測是用接收信號對以及極性的所有可能的排列加以重復(fù)，直到一個信號被找到為止。所述微處理器是包含一個定時器，并且量測由所述閂鎖160以及162所檢測到的鏈接信號邊緣之間的時間。
接著，其結(jié)果可以如下地加以分類對于100TX，所述量測實質(zhì)上都落在前面2個時段中。對于10M NLP，所述量測只落在最后一個時段中(所述大于1毫秒的時段)。對于10/100 FLP，其結(jié)果是落在所述60微秒、120微秒、180微秒以及大于1毫秒的時段中。
根據(jù)本發(fā)明的鏈接脈沖檢測是在非常低的信號位準(zhǔn)下檢測以及分類。它也自動地適應(yīng)于非常慢的鏈接脈沖。此外，它是判斷所述接收對以及其極性。
在一個特定的做法中，一項量測可能會落在一個時段邊界上，因而成對的時段可以適當(dāng)?shù)丶涌倎聿蹲饺魏沃丿B在一個時段邊界上的項目。若需要時，所述噪聲位準(zhǔn)兩倍的臨界值也可以被調(diào)整至更靠近所述噪聲位準(zhǔn)。
于是，鏈接脈沖的檢測是統(tǒng)計上準(zhǔn)確的并且是可耐噪聲的。
因此，根據(jù)本發(fā)明，一種利用測試用的PN序列的改進的網(wǎng)絡(luò)測試儀器是能夠在不干擾到網(wǎng)絡(luò)正常的動作下測試作動中的網(wǎng)絡(luò)。所述儀器更容許描繪非常短的電纜的特性以及阻抗量測。同時，所述裝置是適合于施加音訊信號在所述網(wǎng)絡(luò)電纜之上，用于解決網(wǎng)絡(luò)動作的問題。
盡管本發(fā)明的數(shù)個實施例已經(jīng)加以顯示以及描述，但是對于熟習(xí)此項技術(shù)者明顯可知的是，許多的改變以及修改可加以完成而不脫離較廣義的本發(fā)明。所附的申請專利范圍是因此欲涵蓋落于本發(fā)明真正的精神以及范疇中的所有的此種改變以及修改。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)測試儀器，其特征在于，包括一個PN序列產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生至少一個第一以及一個第二PN序列并且施加所述至少第一以及第二PN序列至一條網(wǎng)絡(luò)電纜；以及一個接收器，用于接收對于所述至少第一以及第二PN序列施加的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)，并且響應(yīng)于所接收的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)來描繪網(wǎng)絡(luò)電纜的特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)序列測試儀器，其特征在于，所述接收器是借由結(jié)合所述網(wǎng)絡(luò)電纜對于所述至少第一以及至少第二PN序列的響應(yīng)來描繪網(wǎng)絡(luò)電纜響應(yīng)的特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)序列測試儀器，其特征在于，所述結(jié)合是包括有平均。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)序列測試儀器，其特征在于，所述結(jié)合是包括決定一個對于所述至少第一以及至少第二PN序列的響應(yīng)的乘積。
5.一種用于測試一個網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于包括產(chǎn)生一個第一PN序列并且施加所述第一PN序列至一個網(wǎng)絡(luò)接口；判斷出對于所述第一PN序列的施加的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)；產(chǎn)生至少一個第二PN序列并且施加所述第二PN序列至一個網(wǎng)絡(luò)接口；并且判斷出對于所述第二PN序列的施加的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述施加所述第一PN序列至一個網(wǎng)絡(luò)接口的步驟是包括施加一個高度被衰減的信號至所述網(wǎng)絡(luò)接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述高度被衰減的信號被衰減至低于網(wǎng)絡(luò)接收器的噪聲臨界值。
8.一種用于測試一個網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于包括施加一個調(diào)變后的實時信號至一條網(wǎng)絡(luò)電纜；并且在一個所述網(wǎng)絡(luò)電纜上，遠(yuǎn)離所述施加點的位置處接收所述調(diào)變后的實時信號。
9.一種用于操作一個網(wǎng)絡(luò)測試裝置的方法，其特征在于包括；等待一個網(wǎng)絡(luò)電纜被附接至所述網(wǎng)絡(luò)測試裝置；并且在檢測道一條網(wǎng)絡(luò)電纜的存在時，自動地在所述網(wǎng)絡(luò)電纜上開始測試動作。
10.一種用于檢測以及分類鏈接脈沖的方法，其特征在于包括量測在一條電纜之上的噪聲位準(zhǔn)；設(shè)定一個比較器輸入至一個高于所述噪聲位準(zhǔn)的值，并且分類當(dāng)被供應(yīng)至所述比較器的一個第二輸入時的鏈接脈沖信號。
11.一種用于判斷一條電纜的特征阻抗的方法，其特征在于包括施加一個脈沖至所述電纜；獲得對于所述施加一個脈沖的步驟的一個響應(yīng)信號的一些取樣，所述獲得一些取樣的步驟包括若所述響應(yīng)信號是過短而無法提供最初所要的個數(shù)的取樣時，獲得較少個取樣。
全文摘要
一種網(wǎng)絡(luò)測試儀器,其特點是包括:一個PN序列產(chǎn)生器,用于產(chǎn)生至少一個第一以及一個第二PN序列并且施加所述至少第一以及第二PN序列至一條網(wǎng)絡(luò)電纜;以及一個接收器,用于接收對于所述至少第一以及第二PN序列施加的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng),并且響應(yīng)于所接收的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)來描繪網(wǎng)絡(luò)電纜的特性。它是利用至少兩個被施加至一個用于測試的網(wǎng)絡(luò)的PN序列。所述儀器進一步描繪非常短的電纜、阻抗量測的特征,并且適配于施加音訊信號在所述網(wǎng)絡(luò)電纜之上。
文檔編號H04B17/00GK1347230SQ01140838
公開日2002年5月1日 申請日期2001年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月30日
發(fā)明者克萊格·V·強森, 保羅·S·史汪森 申請人:浮路克網(wǎng)路公司